Изправителни устройства - Студиопедия
Електромеханични устройства с преобразуватели
Високата чувствителност, точност и ниската консумация на енергия отличават магнитоелектрическите устройства от другите електромеханични устройства. Поради това те са склонни да използват магнитоелектрически устройства за измервания на променлив ток. Този проблем се решава чрез преобразуване на променлив ток в постоянен ток и след това измерване с помощта на магнитоелектрически измервателен механизъм.
Като AC-to-DC преобразуватели се използват токоизправителни и термоелектрически преобразуватели, както и преобразуватели на базата на електронни елементи (електронни лампи, транзистори, интегрални схеми и др.). В съответствие с това се разграничават токоизправителни, термоелектрически и електронни устройства.Електронните устройства ще бъдат разгледани в раздел 4.5.
Токоизправителните устройства са комбинация от токоизправителен преобразувател и магнитоелектрически измервателен механизъм с отчитащо устройство.
В токоизправителните устройства се използват вериги за коригиране на диоди с една и две половин вълни. При използване на полувълнова изправителна схема (фиг.4.13,а)само една полувълна на променлив ток преминава през измервателния механизъм, а обратната се пропуска през диодаD2и резистораR.иD1с обратна полувълна на напрежението.
Фиг.4.13. Схеми на полувълнова (а) и пълновълнова корекция
Когато се използва верига за пълновълново изправяне, изправеният ток преминава през измервателния механизъм в двете половинипериод и следователно чувствителността на тези вериги е по-висока от тази на вериги с една вълна. Фигура 4,bпоказва най-разпространената верига за пълновълново изправяне - мост.
Изправителните свойства на диодите се характеризират с коефициента на изправяне
(4.22)
където Ipr и I0bR са токовете, протичащи през диода в права и обратна посока;RnpиRobrса съответно прякото и обратното съпротивление на диода. Стойността на kV зависи от напрежението, приложено към диода, честотата на протичащия ток и температурата на околната среда.
Ако се измерва променлив ток, тогава моментният въртящ момент на измервателния механизъм, когато пулсиращ изправен ток протича през неговата намотка
Когато се използва токоизправител във верига с променлив ток с индустриална или по-висока честота, отклонението на подвижната част на измервателния механизъм по време на полувълнова корекция се определя от средния въртящ момент
(4,23)
и с пълновълново изправяне
(4,24)
къдетоTе периодът;Iav— среден измерен ток.
Ъгълът на въртене на подвижната част на измервателния механизъм съответно с едно- и двуполовинно изправяне
(4,25)
От получените изрази се вижда, че за токоизправителните устройства отклонението на подвижната част е пропорционално на средния измерен ток.
Когато измервате в AC вериги, обикновено трябва да знаете ефективния ток (напрежение). Като се има предвид, че ефективният ток е свързан с равенствотоIcр = I/kf ,къдетоkfе факторът на формата на кривата на тока,
(4,26)
По този начин токоизправителят може да бъде калибриран в ефективните стойности на тока (напрежението) само за дадена форма на крива (за синусоида, kfs = 1,11). Ако формата на кривата на измервания ток(напрежение) е различно от определеното, появява се грешка в показанията на уреда.
Ако коефициентът на формаkfе известен, тогава ефективният ток с несинусоидална форма, измерен от устройство, калибрирано според синусоидален ток, може да се определи по формулата:
(4,27)
Зависимостта на коефициента на изправяне на диодите от температурата, приложеното напрежение и честотата на протичащия ток, както и влиянието на формата на кривата на измерения ток, води до значителни грешки в токоизправителните амперметри и волтметри. Намаляването на грешките обикновено се извършва чрез включване на допълнителни коригиращи елементи във веригата на инструмента.
Комбинацията от магнитоелектрически измервателен механизъм, токоизправителна верига, шунт или допълнителен резистор образува токоизправителен амперметър или волтметър.
Токоизправителните устройства в повечето случаи са многообхватни и комбинирани. Тези устройства, чрез превключване на елементите на устройството с помощта на превключватели, могат да измерват както постоянни, така и променливи токове и напрежения, както и да измерват съпротивлението с помощта на омметърна верига. Горната граница на измерване за токоизправители, произведени от местната индустрия, е: ток - от 3 mA до 10 A, напрежение - от 75 mV до 600 V (граница 75 mV - само за постоянно напрежение), съпротивление - от 0,5 kOhm до 5 MΩ.
Поради нелинейността на характеристиките на токовото напрежение на диодите при ниски стойности на променливи токове (напрежения), скалата в началната част (0-15%) е неравномерна.
Токоизправителните устройства без честотна компенсация могат да се използват за измерване на токове и напрежения до честоти от 5000 - 10 000 Hz, в устройства с честотна компенсация работният честотен диапазон се разширява до 50 kHz. Точността на токоизправителните устройства е сравнително нисък класТочността обикновено е 1,5; 2.5.
Не намерихте това, което търсихте? Използвайте търсачката: